0

Rent Vatten Undersökning om soldriven maskin kan rena vatten kostnadseffektivt till U-länder

Skriven av: Christopher Torisho och Firat Koca, Polhemsgymnasiet, Göteborg, Sverige 16/3-2012

1

Sammanfattning

Många problem uppstår i världen för att två miljarder människor saknar rent vatten.

Majoriteten av dessa människor bor i solrika länder och vi försökte uppfinna en apparat

som skulle kunna lösa detta problem. Vi uppfann en form av kostnadseffektiv,

lättproducerad vattenpyramid gjord av ogiftig polypropen-plast, som monteras genom

vikningar, tar extremt lite plats vid transport och kräver ingen mer energikälla än solen

själv. Eftersom masstillverkning är aktuell vid dessa stora problem tittades det mycket på

globala priser av material via nätet för beräkningar och dessutom gjordes praktiska test av

vattenpyramidprototyper för att kontrollera funktion av konceptet.

Totala materialkostnaden per apparat skulle vid en optimistisk livstid på tio år, kunna

kosta omkring 45 kronor och bör producera vatten som bör räcka till en persons dagliga

drickande och matlagning. Denna maskin anses som en mycket möjlig lösning på

problemet och med hjälpande inriktade människor som kan göra maskinen ännu bättre,

kan massproduktion förverkligas.

2

Innehållsförteckning

Sammanfattning .................................................................................................................. 1

Ordlista ............................................................................................................................ 4

Inledning ............................................................................................................................. 5

Frågeställning ...................................................................................................................... 6

Bakgrund och Teori ............................................................................................................ 7

Små ”Levande” Ting i Vatten Som Kan Få Oss Sjuka ................................................... 7

Patogena Bakterier [E] ................................................................................................ 7

Virus [K] ..................................................................................................................... 8

Andra Patogena Mikroorganismer [F] ........................................................................ 8

Kemiska Ting i Vatten .................................................................................................... 9

Kemiska Gasföroreningar och Vätskeföroreningar [P] .............................................. 9

Påverkan och allmänt om destillerat vatten [Q] .......................................................... 9

Internationella och Nationella Direktiv Gällande Destillerat Vatten [R] ................. 11

Relevanta Vattenreningsmetoder .................................................................................. 11

Vattenkokning [J]...................................................................................................... 11

Omvänd Osmos (Reveres Osmosis) [A] ................................................................... 14

UV – Ljus [B] ........................................................................................................... 16

Watercone [C] ........................................................................................................... 17

Aktivt kol [Z] ............................................................................................................ 17

Plaster och Andra Intressanta Material ......................................................................... 18

Polykarbonat [D] ....................................................................................................... 18

PET [G] ..................................................................................................................... 19

Polypropylen (co-polymiserad) [H] .......................................................................... 20

UV-Skydd och Stabiliserare till Plast ........................................................................... 20

Oxidation av Plaster [N] ........................................................................................... 20

Stabiliserare [O] ........................................................................................................ 21

Blockerare [I] ............................................................................................................ 21

Isoleringsmaterial .......................................................................................................... 21

Glasfiberisolering [L] ................................................................................................ 21

Aluminium ................................................................................................................ 22

Svart Färg [S] ............................................................................................................ 22

Bra att Veta om Solrika U-länder [O] ........................................................................... 23

3

Utförande av Praktisk Undersökning ................................................................................ 25

Preliminärprototypbygge .............................................................................................. 25

Materiel ..................................................................................................................... 25

Materiel ..................................................................................................................... 25

Utförande .................................................................................................................. 25

Utförande .................................................................................................................. 27

Första Effektivitetstest .................................................................................................. 27

Materiel och Material ................................................................................................ 27

Utförande .................................................................................................................. 28

Prototypbygge Nummer 2 ............................................................................................. 28

Utförande- 2:a prototypbygget .................................................................................. 28

Utförande - Effektivitetstest för 2:a prototypbygget ................................................. 29

Resultat ............................................................................................................................. 30

Diskussion ......................................................................................................................... 31

Val av system som skall undersökas ............................................................................. 31

Den Egna Versionen av Watercone .............................................................................. 34

Materialet ...................................................................................................................... 35

Solstrålningsabsorptionsfärgen ..................................................................................... 39

Tillsats av Calcium ....................................................................................................... 40

Aktivtkol ....................................................................................................................... 40

Isolering och Effektivisering......................................................................................... 42

Basen och Toppens Ritningar ....................................................................................... 44

Utförande – 1:a prototypbygget .................................................................................... 54

Utförande – 1:a prototypens effektivitetstest ................................................................ 55

Utförande 2:a prototypbygget ....................................................................................... 55

Utförande – 2:a prototypens effektivitetstest ................................................................ 55

Slutdiskussionen ........................................................................................................... 55

Slutsats .............................................................................................................................. 58

Källor ................................................................................................................................ 59

Textkällor ...................................................................................................................... 59

Bildkällor .......................................................................................................................... 66

4

Ordlista

Sekret = Sekretion är processen att frigöra sekret. Sekret är en vätska eller slem med

funktion i kroppen som produceras i och utsöndras av körtlar eller celler.

Avdunstning = vatten som inte uppnår koktemperaturen men ändå går i gasform

Destillerat vatten = vatten utan löst salt i

Kondensering = vatten går från gasform till vätskeform

Mjukt vatten = vatten med låga halter av kalcium och magnesium

Mutationsfrekvens = hur ofta felkopiering sker av genetiskt material i celler när de

ska delas

Oxidationsmedel = medel som får andra ämnen att reagera och oxideras

Patogen = saker som är sjukdomsframkallande

http://sv.wikipedia.org/wiki/K%C3%B6rtelhttp://sv.wikipedia.org/wiki/Cell

5

Inledning

Extremt mycket pengar skänks varje år till länder i fattigdom av Sverige, både staten och

privatpersoner bidrar. Eftersom Sverige ligger i framkant jämfört med andra länder i

skänkandet, kan man lätt som person tro att det räcker att betala sin 200 kronors

medlemsavgift hos Röda Korset, men sanningen svider dessvärre.

Varje år dör miljontals människor av förorenat vatten och hälften av hela världens

sjukhusbäddar upptas av människor som blivit sjuka på grund av förorenat vatten.

Samtidigt står vi här i Sverige och kramar döda träd som utgör fallfaror för människor för

att vi verkar ha för mycket fritid eller vill göra något meningsfullt. Så hur kan vår

rastlöshet utnyttjas till att göra gott?

I alla fall bör inte vår rastlöshet användas till att uppfinna nya, starkare och farligare

missiler som exempelvis kan användas i Afrika för att bomba vattenreningsverk som

försörjer tusentals människor med rent vatten. Inte heller bör vår rastlöshet temporärt

tillfredställas genom inköp av kläder, som under sin tillverkning har orsakat föroreningar

av vitala vattendrag i länder i brist av rent vatten. Är det från dessa ting våra skänkta

pengar kommer ifrån?

Faktum är att de flesta västerländska länder löser problem i U-länder genom att skapa

ännu fler nya problem. Men det finns lösningar på dessa problem. Vårt projektarbete

handlar om en möjlig lösning, som uppnås genom att två huvuden slås ihop och två

personers rastlöshet faktiskt används genom fysisk handling till att börja lösa problemet

med rent vatten genom det som vår utbildning handlar om, naturvetenskap.

6

Frågeställning

Går det att göra en anordning som gör vatten, förorenat med salt eller mikroorganismer

och dylikt drickbart, samtidigt som den är kostnadseffektiv, kan användas i solrika

uländer och drivs av förnybar energi?

7

Bakgrund och Teori

Små ”Levande” Ting i Vatten Som Kan Få Oss Sjuka

Patogena Bakterier [E]

Det finns massvis med bakterier som kan fås in genom vårt vattenintag (när vattenrening

inte genomförs korrekt eller alls), genom att vanligen insjuknade personers eller djurs

avföring har kommit i kontakt med dricksvattnet. Dessutom finns bakterierna generellt i

tre olika former: Stavar (stavformade), kocker (sfärformade) och spiriller (stavformade)

[E6]. Antalet bakterier som behövs för att man skall bli smittad och få sjukdomssymptom

kan variera från bara några stycken till väldigt många [E2]. Bakterier skall kunna dödas

av klor [E6] och UV-ljus [E7]. Här nedan är några vanliga sjukdomsalstrande bakterier

som kan hittas i vatten och alla av dessa sprids ofta fekalt, alltså via avföring [E3]:

Vibrio cholera: Kolerabakterien är en stav med en kurvform. Det finns massa underarter,

som ger olika sjukdomar, med allt ifrån influensa till ”riktig kolera”. Symptom från

den ”riktiga koleran” är kraftig diarré med mycket vatten i, så mycket som en liter vatten

kan skitas ut i timmen (då bakterien extraherar salt och vatten från celler i dess

omgivning). Sjukdomen går över efter några dagar av sig själv, men om man ej behandlas

med vätskeersättning och saltersättning, så är dödsfallen så mycket som 50 % av dem

insjukna [E3].

Vibrio parahaemolyticus: Vibriobakterien är släkt med den som orsakar kolera, och är

alltså även den enkurvformad stav, men denna hittas ofta i bräckt vatten [E3], [E4].

Kraftig diarré, feber och liknande symptom kan fås, som normalt går över efter tre dygn

och behandlas med vätske- och saltersättning [E4].

Salmonella enteric: Salmonellabakterier orsakar två typer av olika febersjukdomar som

båda ger någon form av diarré, varav ena är typohoidfeber. Bakterien förökar sig inte så

bra i vanligt vatten, men kan ligga där i veckor i väntan på att tas upp av djur, där de

förökar sig som bäst. Vid behandling är dödsfallen inte så höga, men utan blir de

betydligt fler. Bakterien kan leva länge i kroppar utan symptom, eller botade kroppar, allt

ifrån veckor till år [E3].

Shigella: Shigellabakterien är en rak stav som ger symptom som trötthet, små mängder

blod i avföringen, slem i avföringen, magkramper, kräkningar, diarré och feber. Bakterien

kan överleva i upp till sex månader i rumstempererat vatten utan värd. Cirka 160 miljoner

insjuknar av bakterien i utvecklingsländer varje år och ungefär en miljon av dessa dör,

utav dödsfallen är 61% av dem barn under fem år [E3]. Behandling kan ges i form av

vätskeersättning och saltersättning, vilket ofta gör en frisk. Till barn och äldre kan ibland

antibiotika ges [E5].

8

Patogena Escherichia Coli: Även denna bakterie är en stav som finns i våra tarmar

naturligt, men vissa underarter i naturen kan orsaka sjukdomar. Beroende på underart,

kan symptom vara alltifrån diarré, till blod i avföringen och magkramper. E.Coli är dem

vanligaste sjukdomsalstrande bakterien hos barn under fem år gamla och är anledningen

till 100-tals miljoner diarréfall och tiotusentals dödsfall, årligen.

Virus [K]

Virus klassas som ej levande ting som kan orsaka sjukdomar hos människor och kan fårs

in genom bland annat vatten. De är mindre än bakterier, har ingen ämnesomsättning, kan

därför inte transportera sig, men smittar celler genom att komma i kontakt med dem

och ”tvinga” dem att tillverka fler virus, som tillslut tar död på cellen. Virus består av ett

genetiskt material som skyddas av ett proteinhölje och ibland ett membran. När viruset

smittar en cell förs det genetiska materialet över till cellen och läses av och cellen börjar

producera virus. [K1]

Virus är extremt svåra att ta död på när de väl tagit sig in i kroppen, då antibiotika inte

fungerar, endast vårt immunförsvar kan ta död på dem. När de är utanför kroppen kan de

dödas av värme, uv-strålning och klor, som attackerar dess genom eller proteiner och gör

viruset ofarligt [K2], [K3], [K4]. Det räcker med några få sekunder kontakt för att få död

på de flesta. [K4]

Några vanliga virussjukdomar som sprids över vatten är bland annat poliovirus, som kan

orsaka paralysering av vitala organ, som kan ta död på en och hepatit, som kan leda till

magbesvär, aptitlöshet, feber och gulsot (som attackerar levern). Hepatit sprids ofta fekalt,

det vill säga via avföring, som kommer kontakt med vatten och de båda virusen kan

spridas från person till person [K5], [K6].

Andra Patogena Mikroorganismer [F]

Giardiasis: Giardiaparasiten är en av världens vanligaste orsaker av diarré och upp till

hela 60% av alla spädbarn är i vissa utvecklingsländer är nedsmittade. Parasiten är även

anledningen till 90% av dödsfall orsakat hos barn under fem år av diarré, vilket ska

motsvara 1,8 miljoner dödsfall per år [F1]. Magkramper och kraftig gasbildning kan

uppstå och organismen sprids fekalt [F1]. Behandling i utvecklingsländer består av

ersättning av vatten och saltförlusten, som parasiten bidrar med [F3]. Medicin finns som

tar död på organismen och botar än med ett få antal tabletter [F2].

Cryptosporidium: Även denna parasit är bland den vanligaste man kan stöta på och

orsakar diarré. Cryptosporidium är ytterst smittsam, endast 30 st individer behöver

komma in I kroppen för att man ska insjukna [F3] och dessutom är standard klorrening av

vatten inte tillräcklig för att ta kål på parasiten, utan den överlever tack vare att den i

vatten befinner sig i ett oocyst-stadium, vilket innebär att den har tjocka slags “väggar”

omkring sig som skyddar den mot omgivningen [F4]. Men med så starkt oxidationsmedel

som ozon eller klordioxid, kan oocystorna dödas med tillräckligt lång kontakttid [F4].

9

Kemiska Ting i Vatten

Kemiska Gasföroreningar och Vätskeföroreningar [P]

Bensen är en kemisk förening som naturligt inte återfinnes i vatten eller i mycket små

mängder såsom 5-20 ng/liter. Bensen kan hamna i vatten. Detta sker nästan endast när

regnvatten regnar ner och blandas med bensen som finns i atmosfären där den återfinnes i

mängder såsom 5- 112 µg/m3, som i sin tur har sitt ursprung från avgaser av transport. I

fattiga U-länder finns inte en lika stor urbanisering och mycket färre bilar, som skulle

kunna bidra med föroreningar. Men däremot finns det inte tillräckligt med kontroller och

strikta regler på hur raffinaderier eller andra oljehanterande anläggningar såsom

plasttillverkare skall göra med sina avfall och föroreningar [P1].

För ickerökare är intaget av bensen uppskattat till c:a 200-450 µg/dag, av detta kommer

c:a 180 µg från mat. Andelen bensen från vattenintag är betydligt mindre än från mat och

luft [P1].

När kroppen utsätts för större mängder av bensen påverkas främst centrala nervsystemet

(CNS). Vid ännu högre halter såsom 65 g/m3 kan det leda till döden. Halter högre än 162

mg/m3 har giftiga effekter på hematoesen (utveckling av blodkroppar), de blodkroppar

som påverkas mest är vita blodkroppar (vita blodkroppar ingår i kroppens immunförsvar)

[P1].

Påverkan och allmänt om destillerat vatten [Q]

Vanligt vatten innehåller förutom H2O- molekyler en del olika salter såsom kalcium,

magnesium, kalium och fluor. Dessa salter hamnar i vatten när vattnet åker igenom

berggrunder och jordsediment, då dessa salter finns där. Vid avdunstning av vatten är det

i princip endast vattenmolekylerna (H2O- molekylerna) som kondenserar, allt annat

stannar kvar. Detta innebär att vattnet blir destillerat (avjoniserat). Vad som är väsentligt

här är ifall destillerat vatten har någon påverkan på människokroppen. Med avjoniserat

vatten menas vatten med endast H2O- molekyler [Q1].

När dessa salter försvinner ur dricksvattnet så har det visat sig att kroppen påverkas av

det. Ett ställe där detta märks är homeostasiska mekanismen, som bla styr det osmotiksa

trycket. Osmotiskt tryck är ett tryck som uppstår mellan två olika vätskor med olika

salthalat som separeras av ett membran som endast släpper igenom vattenmolekyler. I

dessa fall får trycket vattnet att vandra från högre saltkoncentration till lägre [Q1].

Experiment på råttor visar att vid intag av destillerat vatten, eller vatten med mycket lägre

salthalt än vad som förekommer i naturen, leder till: ökat vatten intag, ökad urinering,

10

ökad avfall av Na, Cl. totalt sett leder detta till en negativ balans om det inte kompenseras

tillräckligt med mat, lägre volymer av röda blodkroppar och några ändringar av

erytrocytylvolymfraktion, dvs röda blod kroppars del av den totala blodvolymen [Q1].

Vid nyligen gjorda studier kom man fram till att destillerat vatten inte hade en

mutagenisk effekt. Ett mutagen är en fysisk eller kemisk agent som ändrar det genetiska

materialet vilket leder till en ökar mutationsfrekvensen. Men de fann däremot andra saker

som begränsar blodflödet [Q1].

Vid ett annat experiment år 1980 för WHO gjord på människor kom man fram till tre

huvudsakliga effekter: 1, minskad urinering med ca 20%, minskad kroppslig

vattenvolym , minskad natriumjoner koncentrationer, 2, minskad kalium koncentrationer,

3, ökad elimination av natrium. Dessa fakta har också bekräftats av experiment utförda av

The German Society for Nutrition, som också varnade allmänheten för att dricka

destillerat vatten. som en respons mot tyska versionen av The Shocking Truth About

Water (Braggand Bragg 1993) som rekommenderade allmänheten att dricka destillerat

vatten istället för ”vanligt” färskt vatten [Q1].

Viktiga salter som återfinnes i ”vanligt” färskt vatten är bl.a: Kalcium och magnesium.

Kalcium är en stor beståndsdel av ben och tänder. Den spelar dessutom en stor roll

neuromuskulära excitation tex. Hjärt- och muskelsammandragningar och koagulering av

blod. Magnesium spelar en stor roll som transport av element såsom natrium, kalium och

kalcium genom membran [Q1].

Sedan 1960 har epidemiologiska studier runt om i världen rapporterat om mjukt vatten

/destillert vatten (vatten med låga halter av kalcium och magnesium) är associerat med

ökade sjukdomar och dödsfall. Då detta har lett till hjärt- och kärlsjukdomar [Q1].

Studier på 90-talet visar på samband mellan mjukt vatten (i detta fall lågt innehåll av

calcium) och högre risker för frakturer på barn, vissa neurodegenerativa sjukdomar***,

tidig födsel och låg vikt vid födsel, vissa typer av cancer, ökad risk av plötslig död. Mjukt

vatten (i detta fall lågt innehåll av magnesium) motoriska nervsjukdomar, graviditets

sjukdomar och vissa typer av cancer [Q1].

Vid en observation av en population i Sovjet i staden Schevchenko som förbrukade

destillerat vatten visade det sig få effekter såsom reducerad koncentrationer av calcium

och fosfat och avkalkning av benvävnad [Q1].

En studie som utfördes på 7658 vuxna, 562 barn, 1582 gravida kvinnor och deras

nyfödda barn fokuserade på sjukdomar och fysisk utveckling. Dessa var dock två olika

populationer den ena populationen förbrukade mjukt-/destillerat vatten och den andra

med ”vanligt” färskt vatten. populationen som förbrukade mjukt-/destillerat vatten hade

en sådan blandning: TDS 134 mg/l, calcium 18.7 mg/l, magnesium 4.9 mg/l, bicarbonates

86.4 mg/l) populationen som förbrukade vatten med normal salthalt hade en såda

blandning: TDS 385 mg/l, calcium 29.5 mg/l, magnesium 8.3 mg/l, bicarbonates 243.7

mg/l. Populationerna hade samma ätvanor, luft kvalité och sociala förhållanden.

Populationen som förbrukade mjukt-/destillerat vatten visade effekter såsom: strume,

11

högt blodtryck, hjärtsjukdomar mm. Barn som levde i denna population visade på

långsammare fysisk utveckling och fler växtproblem. Gravida kvinnor insjuknade oftare

av ödem (svullnad i vävnaderna) och anemi (blodet har nedsatt förmåga att ta upp syret

pga brist av röda blodkroppar). Nyfödda hade också en högre frekvens av sjukdomar.

Det rapporteras också i WHO artikeln att troligtvis ingen re-mineraliseringen kan ses som

perfekt eftersom vattnet inte lär innehålla alla des komponenter.

Internationella och Nationella Direktiv Gällande Destillerat Vatten [R]

Om destillerat vatten råder det till viss del gemensamma meningar men också delade.

Fram till och med 2003 så fanns det i Europeiska Unionen (EU) direktiv på att det i en

liter vatten skulle finnas minst 60 mg/l, som kalcium magnesium, eller andra ekvivalenta

joner. Detta direktiv som var från 1980 avskaffades år 2003. Det fördes inte in några nya

direktiv efter det, men det finns fortfarande länder som har nationelle direktiv.

Nederländerna har te x infört krav på en viss mängd kalcium och magnesium i vatten.

andra länder som Österrike och Tyskland drog ner på minimum gränsen men har heller

inget krav på mängden salt.[R1]

Salter kan tillsättas för att för att uppnå minimumkraven. Kalcium kan tillsättas i form av

CaCl2. Priset på ett ton CaCl2 är $ 220 - 600 vilket i SEK motsvarar 1401kr-3822kr [R2].

CaCl2 har en densitet på 33 /2530/53,2 mkgcmg [R3].

Relevanta Vattenreningsmetoder

Vattenkokning [J]

Vattenkokning och kondensationsrening finns i två huvudsakliga former: ”Multi Stage

Flash destillation” (MSF) och multi effect-desalination (MED) [J1]. När vatten kokar, tar

vatten upp energi, när vatten kondenserar av ger det energi [J2]. Kokpunkten hos vatten

varierar med trycket omkring, vid lägre tryck kokar vatten vid lägre temperatur och

kondenserar även vid lägre temperatur, vid högre tryck är det tvärt om, alltså kokar

vattnet vid högre temperatur och kondenserar även vid högre temperatur [J2].

Både MSF och MED utnyttjar de två förutnämnda fenomenen. Bilden längst ned på sidan

visar MSF, där A är kokad ånga, B är förorenat vatten, C är kondenserat och rent vatten,

D är utrinnande högsaltkoncentrerat vatten, H är värmeväxlare och E är överbliven

vattenånga. MSF bygger på att man skall återanvända den väldiga energi som vatten blir

av med när den kondenserar. Hela maskinen är en enda stor kammare med massa små

rum i med olika tryck i. I rummet längst till höger är det högst tryck och varje rum till

12

vänster har lägre tryck än rummet till höger, alltså har rummet längst till vänster lägst

tryck. Värme tillsätts genom värmeväxlaren i det inkommande vattnet B och det kokar

upp i kammaren längst till höger och kondenserar på de kallare (i bilden turkosfärgade

rören med orent vatten i) och överför värme till dessa [J3].

Det orena och varma vattnet i botten rinner vidare till kammaren till vänster och samma

sak händer där och ytterligare värme överförs till det inkommande orena vattnet. Allt

kondensvatten är helt rent vatten och samlas upp. Ju längre till vänster i maskinen det

orena och varma vattnet i botten rinner, desto kallare blir det, men eftersom trycket blir

lägre kokar det fortfarande. När det har kommit längst till vänster tappas det orena vattnet

i botten av. Det renade vattnet från hela processen är kondensvattnet och även detta

tappas av i C [J3].

MSD som är förkortning på ”Multi Stage Destillation”, bygger även den av utnyttjande

återvinning av vattnets kondenseringsenergi, fast denna utnyttjar det på ett annat sätt.

Precis som MSF, har MED rum staplade på varandra med olika tryck i, fast hos MED är

de staplade på varandra istället och har lägst tryck i översta rummet och högst tryck i det

understa. I varje rums botten ligger det orent vatten som skall renas. Värme tillsätts till

det orena vattnet i botten av rummet längst ned och vattnet börjar koka. Vattnet

kondenserar i toppen av rummet och samlas in. När vattnet kondenserar, så gör de det i

direktkontakt med rummet övers botten och överför dess energi till den. Detta får det

orena vattnet i rummet ovanpå att också koka och även detta vatten kondenserar i det

rummets topp. Det fortsätter så tills att värmen når det översta rummet. Det rena

kondenserade vattnet samlas upp [J4].

Dessa två tekniker är olika effektiva, MED använder mindre energi än MSF. Mellan 1-2

kWh går åt till att rena 1m3

vatten i MED-verk, medan MSF-verk kräver runt 3,5kWh.

MED-verk arbetar i högre temperaturer än MSF-verk, som kan arbeta i så låga

temperaturer som 70°C. I en kostnadsjämförelse mellan MED, MSF och omvänd osmos

(RO), där inköpskostnad, energikostnad och övrig kostnad är beräknad i det totala priset

på det renade vattnet. Det inkommande orena vattnet är av samma kvalitet (saltvatten

motsvarande medelhavet) innan reningen hos alla reningsverken och MSF kostar

Bild på MSF

[5]

13

1,04$/m3, MED 0,95$/m

3 och RO 0,75$/m

3. Totala energin förbrukad hos reningsverken

var hos MFS 186,4MJ/m3, hos MED 162,1MJ/m

3 och RO 24,2MJ/m

3. [J1]

14

Omvänd Osmos (Reveres Osmosis) [A]

Om två vätskor med olika

salthalter placeras på var sin

sida av ett membran som

endast släpper igenom

vattenmolekyler med samma

vattennivå (som bilden visar),

kommer en kraft bildas som

försöker utjämna saltnivån

hos de två lösningarna.

Eftersom saltet (jonerna i

lösningen) inte kan röra sig

genom membranet, kommer

vattenmolekyler istället röra

på sig. De kommer alltså att

vandra från lösningen med

lägre salthalt till lösningen

med högre salt tills krafterna

på var sida av membranet är lika, och även trycket är lika. Att vatten vandrar från låg

koncentration till hög koncentration med ett vattengenomsläppligtmembran mellan

lösningarna kallas osmos. Trycket från vattnet som ”vill” vandra på ena sidan av

membranet och utsätter den

andra sidan av membranet för,

kallas osmotiskt tryck [A2].

Omvänd osmos är då vatten

vandrar från hög

koncentration till låg

koncentration enligt det

ovannämnda konceptet, det är

alltså precis som det låter, en

omvänd osmos. För att få

vattnet att vandra åt ”fel” håll

(det vill säga från hög

koncentration till låg

koncentration) måste

vattenmolekylerna i den

lösning med högre

saltkoncentration utsätta

vattenmolekylerna i den lösning med lägre saltkoncentration för ett högre tryck än vad

vattenmolekylerna i lösningen med låg saltkoncentration utsätter vattenmolekylerna i

lösningen med hög saltkoncentration för [A1]. För att uppnå omvänd osmos måste alltså

trycket från vattenmolekylerna i lösningen med högre saltkoncentration vara starkare än

det osmotiska trycket från vattenmolekylerna i lösningen [A1].

Hög Koncentration av salt Låg Koncentration av salt

Vatten Kraft

Vattenlösningar

Osmos [1]

Bild över osmos

Hög Koncentration av salt Låg Koncentration av salt

Vatten Kraft

Vattenlösninga

r

Omvänd Osmos [1]

Bild över omvänd osmos

15

Ett sätt att uppnå ett högre tryck på hos lösningen med högre saltkoncentration är genom

att installera en kraftfull pump som skapar ett högt tryck och får vatten att vandra rätt

igenom membranet från hög saltkoncentration till låg saltkoncentration och detta används

flitigt inom vattenreningsindustrin [A1]. Trycket måste vara mellan 40-82 bar på det salta

vattnet för att det skall ta sig igenom membranet, då saltvatten kan ha ett osmotiskt tryck

omkring 27 bar [A1]. Genom att använda ett kolvätemembran (ett membran uppbyggd av

molekyler som består utav kol och väten bland annat) med massa extremt små hål i, så

små att stora saltjoner inte kan ta sig igenom utan endast molekyler i vattens storlekt eller

mindre, som ”vattengenomsläppligt membran” i samma som används i de två tidigare

exemplen, och en pump som trycker igenom vatten från den sida av membranet där

salthalten är hög till andra sidan av membranet (där salthalten är låg), fås en vattenrenare

[A1]. Faktum är att alla partiklar som är större än hålen i membranen, i teorin, bör stanna

i den salta och ”orena” sidan av membranet. Detta stämmer i vissa fall inte i praktiken på

grund av att membran under tillverkningen hos olika tillverkare kan få vissa defekter,

alltså ”enorma” hål i jämförelse med de små hålen som är tänkta att skapas [A1].

Tack vare detta problem kan bakterier och virus lyckas ta sig från den ”orena” sidan av

membranet till den ”rena”, med renat vatten. I en undersökning visades det att upp till

100% av vissa virus kunde renas av omvänd osmos, beroende på membrantillverkaren,

membranmodell och virus. De flesta hade mindre virus och bakterieborttagning än 100%,

vilket innebär att kompletterande behandling måste göras på vattnet i de flesta fall för att

ta död på alla bakterier och virus [A5]. Dessutom eftersom membranet är uppbyggt av

ömtåliga kolväten, är det

extremt känsligt mot

reaktiva ämnen i vattnet,

som exempelvis halogener

(klorgas löst i vatten,

fluorgas löst i vatten) och

ozon [A6], för att dessa

ämnen kan reagera med

membranet och skapa

defekter, alltså ”stora” hål.

Vattnet måste alltså

förbehandlas med

kemikalier så att dessa

ämnen inte finns med i det

[A3]. pH-justering som

omvänd osmos-

anläggningar kräver

kräver även det kemisk

tillsats [A3]. Membranet

slits med tiden och måste

ersättas med jämna

mellanrum, mellan vart

tredje till vart femte år

[A3].

[1]

Data från en undersökning av kostnaden av vattenrening genom omvänd osmos i en

anläggning som producerar 1000 m3 rent vatten per timme med en energikostnad på 6 cent/kWh som visar hur stor andel av kostnaden varje dela av reningen tar upp.

Cirkeldiagrammen baseras på källa [A3]:s värden i cirkeldiagrammen i figur 10, sidan 8.

Driftkostnad

16

Det osmotiska trycket ökar ju större saltkoncentrationerna är, vilket betyder att ju mer

sötvatten som framställs, desto högre tryck behövs för att få ut mer sötvatten. Lösningen

på detta problem är att ha någon form av uttömningskanal för lösningen med hög

saltkoncentration, som sänker saltkoncentrationen.

Kostnaden för ett helt system att rena vatten varierar med storleken, ju större anläggning,

desto billigare vattenrening till en viss storlek . Driftkostnaden är ungefär lika hög som

investeringskostnaden och energikostnaden tar upp cirka 70% av den totala

underhållskostnaden vid rening av 1000 m3 [A3].

UV – Ljus [B]

Levande organismer har genom och anledningen till att levande organismer är så känsliga

mot UV-ljus beror på att en viss del av UV-ljusspektrat (250nm-280nm [N3]) absorberas

extremt mycket utav DNA-molekylen (den viktigaste del som bär på genetiskt material

hos levande organismer) och det kan leda till att vissa delar av den förstörs eller liknande,

vilket kan leda till att organismen dör eller inte kan dela sig ordentligt [B3]. Alla celler

och virus skall ta skada utav detta och ”dö”, eftersom de bär på DNA, vilket är det som

UV-ljus förstör [B3],[B4].

Inom vattenrening kan UV-ljusets dödande effekt användas för att ta död på bakterier,

virus och parasiter. Hur mycket som dör beror på hur mycket UV-strålning som vattnet

En grafbildbild från en undersökning av kostnaden av vattenrening av saltvatten från Medelhavet

genom omvänd osmos i en anläggning med en energikostnad på 6 cent/kWh, som visar hur stor den totala produktionskostnaden är för olika produktionskapaciteter och baserar sig på källa [A3]:s värden

i figur 8, sidan 8.

[1]

17

utsätts för. Ju mer energi som strålas via våglängder mellan 250nm och 280nm i samma

portion vattnet, desto större andel mikroorganismer och virus är det som dör [N3].

En log 1 reduktion av Giardia kräver 80-120mWs/cm2 och log 4 reduktion av virus

kräver 90-140mWs/cm2 [B3].

Watercone [C]

Watercone är en konformad passiv maskin. Den är byggd i plast och fungerar kortfattat

så att vatten värms upp genom att solstrålningsenergi från solen strålar igenom den

genomskinliga konformade toppen och absorberas av den cirkelformade svarta basen och

omvandlas alltså till värmeenergi, som i sin tur absorberas av vattnet på basen. Det

varmare vattnet bidrar till att mer vatten börjar avdunsta än tidigare (när det var kallare).

Vattnet börjar kondensera i den kallare genomskinliga toppen, bildar droppar, som rinner

ned och samlas upp i de uppvikta kanterna som ligger i anslutning till toppen och skall

vara helt rent vatten, alltså vatten utan varken salter eller bakterier [C2].

Maskinens bas diameter är cirka 80 cm stor i basen, maskinen väger 2 kg och kan

producera 1-1,7 liter rent vatten om dagen tack vare dess påstådda 40 procentiga

effektivitet (ej nämnd effektivitet på vad) [C3], [C4]. Tidigare var Watercone byggd

polykarbonat, men efter EU:s förbjudande av plasten i barnflaskor på grund av BPA

innehåll, skall företaget nu letat efter en ersättningsplast som verkar bli ”food contact

approved” ABS plast [C1]. ABS plast består bland annat av styrenmonomerer [C6] som

kan vara cancerframkallande hos människor [C7]. I ett projekt där de vill bidra med 400

stycken Watercones till drabbade i Haiti, vill de samla in 15000 euro för administrativa

kostnader, produktion och fraktkostnader [C5]. Produkten skall hålla mellan 3-5 års

utomhusanvändning med solexponering [C8].

Aktivt kol [Z]

Aktivt kol är ett mycket poröst ämne som består av kol atomer. Det som ger ämnet dess

förmåga är just att den är väldigt porös och har en mycket stor bindningsyta, bara 1 gram

aktivt kol har en kontakt area på 500m2. Aktivt kol kan rena vatten från organiska och

oorganiska ämnen, den tar bort[Z4]

Filter som kan användas under förhållanden som inte behöver extra tryck eller liknande

kan med måtten: 5cm diameter och höjden 6cm kan rena 200 liter vatten.[Z1] Densiteten

för detta kol är 0.40-0.50g/cm3[Z2]

Aktivt kol kan absorbera väldigt många organiska och oorganiska föreningar. [Z5]

Aktivt kol som är avsett till vattenrening kostar mellan 300-2500$ per m3. [Z3]

18

Plaster och Andra Intressanta Material

Ingen av plasterna som nämns kan uv-exponeras utan att de degraderas [D4], [H1], [G2].

Polykarbonat [D]

Polykarbonat är en av de mest nöttåliga plasterna som går att få tag i nu för tiden och

finns i flera olika typer [D1]. Plasten reagerar lätt med olika kemikalier och är alltså

därför känslig mot kemikalier [D4]. Utan tillsatta andra plaster är polykarbonat inte

reptålig och heller inte UV-ljustålig. Plasten kan kallbockas i en radie av 100 gånger dess

tjocklek [D3]. Vid kontakt med vatten kan minimala mängder av bisphenol A lösas upp,

redan vid rumstemperatur. Detta ämne har undersökts ordentligt av många forskare och

enligt statliga studier skall ämnet påverka människokroppen, medan industristudier visar

motsatsen [D1].

Materialegenskaper:

Max

Arb. Temp.1

G.T. Temp.2

Värmeledningsförmåga (k) 3

Elongation4 Styvhet5 Styrka6

Polykarbonat (PC)

90-125°C

150°C 0,2W/mK 100-150% 2.1 -2.5 GPa

650 - 950 J/m

[3]

En graf över hur stor andel av ljus med olika våglängder inom det infraröda

spektrumet, som tar sig igenom polykarbonat

19

Densitet(ρ)7

Genomskinlighet Synligt Ljus8

Ljusskingring9

Prisklass10

Polykarbonat (PC)

1,2g/cm3 87-89% 1-1,1% 25kr/kg

[D2],[D4]

Paranteserna innehåller storhetens beteckningsbokstav.

1 : Den maximala kontinuerliga arbetstemperaturen.

2 : Glasövergångstemperaturen, d.v.s. vid vilken temperatur plasten börjar mjukna och bli gummiaktig.

3: Värmeledningsförmågan, d.v.s. hur mycket energi materialet släpper igenom vid olika tjocklekar på

materialet. För att få hur mycket värme en yta av en viss tjocklek av ett material släpper igenom vid olika

temperaturförändringar (u-värdet) och har siffror på värmeledningsförmågan tillgängligt, så divideras

värmevärmeledningsförmågan med materialets tjocklek i enheten meter [D6].

4: Hur mycket materialet kan sträckas innan materialet anses vara i sönder, d.v.s. hur mycket man kan töja

det. 5: Styvhet, alltså hur ”hårt” materialet är. Styrkan skall vara direkt proportionell mot mängden material

använd [D5]. 6: Styrka menas slagtålighet, ju högre desto kraftigare slag klarar materialet.

7: Densitet är mur mycket en viss volym av ett material väger

8: Detta är hur stor del av det synliga ljusspektrumet som materialet släpper igenom.

9: Detta är hur mycket ljuset skingras. Ju högre värde desto mer skingring, alltså mer translucent, ju lägre

värde desto mer genomsynligt är materialet. 10

: Global kostnad per kilo, omräknat från dollar till svenska kronor med ett dollarvärde på 6,8 svenska

kronor. Senaste tillgängliga värdet är taget och omräknad från kostnad per ton till kostnad per kilo.

PET [G]

Plasten heter Polyetentereftalat och är väldigt använd inom förpackningar och flaskor till

olika konsumtionsvätskor som exempelvis Coca Cola. PET kan vara giftig då ämnet skall

avge ftalater som anses giftiga för levande organismer [G1], [G3].

Materialegenskaper:

Max

Arb. Temp.1

G.T. Temp.2

Värmelednings förmåga (k) 3

Elongation4 Styvhet5 Styrka6

Polyetentereftalat

(PET)

80-

140°C 73-78°C 0,29W/mK 30-70% 2.8 -

3.5 GPa

140 J/m

Densitet (ρ)7

Genomskinlighet Synligt Ljus8

Ljusskingring9

Prisklass10

Polyetentereftalat

(PET)

1,3-1,4g/cm3

70-90% ---- ----

[G2]

20

Polypropylen (co-polymiserad) [H]

Co-polymeriserad polypropen är polypropen (som framställs ur propen som sätts samman

till plast med hjälp av uppvärmning och nedkylning) som i framställningsprocessen har

blandats med andra gaser för att få önskat resultat. Den är starkare än vanlig eten och mer

rigid. Dessutom skall den gå att kallbocka [H9].

Materialet tål exponering av klorgaslösningar utan betydelsefull påverkan när plasten och

lösningen är 20°C, medan den vid 60°C temperatur har en betydelsefull påverkan [H3],

[H4]. Dessutom skall ingen signifikant påverkan av materialet ske av vatten med eller

utan upplöst salt i vid 20, 60 respektive 100°C [H3]. Etanol skall inte attackera

polypropen alls i varken 20°C och 60°C temperatur, medan olja skall vid 20°C attackerar

plasten på en acceptabel nivå (vilket är starkare attack än betydelselös) och vid 60°C

temperatur sker en oacceptabel och betydelsefull attack av plasten [H4]. Polypropen finns

i FDA godkänd form både värmetåligt och kemikalietålig i copolymeriserad form.

Plasten i grundutförande är väldigt känslig mot nedbrytning vid oxidering på grund av

värme och behöver därför tillsatser av stabiliserare [H5]. Det finns nu en ”FDA approved”

stabiliserare som kan användas med polypropen, alltså en stabiliserare som får användas i

plaster i kontakt med mat och den heter Uvinul 4050 H och är en form av en aren med ett

av kolen i ringen utbytt mot kväve [H6], [H7].

Materialegenskaper:

Max

Arb. Temp.1

G.T. Temp.2

Värmeledningsförmåga (k) 3

Elongation4

Styvhet5 Styrka6

Polypropen (PP) Co-polymerad

100-130°C

-20 °C 0,15-0,21W/mK

200-500% 1-1,4 GPa 60-500 J/m

Densitet(ρ)7

Genomskinlighet Synligt Ljus8

Ljusskingring9

Prisklass10

Polypropen (PP) Co-polymerad

0,90-91 g/cm3

85-90% 2% 11kr/kg

[H1],[H3]

UV-Skydd och Stabiliserare till Plast

Oxidation av Plaster [N]

Olika plastpolymerer oxiderar, alltså reagerar med syre, extra mycket vid kontakt med

väta, värme och uv-bestrålning [N1]. När detta händer, faller materialet i sönder steg för

steg och för att förhindra detta kan man skydda plasten med stabiliserare när det gäller

varme, väder och uv-ljus, med absorberare för uv-ljus och blockerare (reflekterare) för

uv-ljus.

21

Stabiliserare [O]

Stabiliserare fungerar så att de hindrar olika steg i reaktionsmekanismerna som leder till

oxidation av plasterna och olika stabiliserare används till olika plaster. Både termisk

oxidation och uvstrålningsoxidation kan förhindras med denna tillsats som blandas in i

plasten innan gjutning [N1]. Aminer och arener (bensenderivator) används ofta som

stabiliserare [N1], men arener kan bilda bensen som är en cancerogen gas [O1].

Blockerare [I]

Blockerare är material som hindrar uv-ljus att passera genom att antingen absorbera ljuset

eller reflektera det och zinkoxid är ett exempel på detta. Saltet släpper igenom i medel

omkring 95% av det synliga ljuset och inget ljus med våglängden 375nm och under

släpps igenom materialet [I2]. Ljus mellan våglängderna 700nm och 1100nm släpps

igenom till 80% och över, ända upp till över 95% [I2]. Materialet kan nanoodlas i

önskade former och kan även framställas som extremt tunna filmer [I1].

Isoleringsmaterial

Glasfiberisolering [L]

Glasfiber är ett isoleringsmaterial som består av fibrer gjorda av glas, omringat av luft,

ungefär 99% av materialet består av luft och endast 1 % består av glas och bindmedel

[L1]. Materialet klassas av IRAC som C, alltså att ämnet än så länge inte kan kopplas

cancer hos människor, men att separata fibrer däremot kan orsaka detta, fast säkerhet inte

finns kring detta [L2]. Materialet kan fås i olika densitet och isoleringsförmågan varierar

med dessa:

Densitet 10kg/m

3 20kg/m

3 30kg/m

3 50kg/m

3 100kg/m

3

Värmeledningsförmåga 0,047W/mK 0,037W/mK 0,035W/mK 0,034W/mK 0,036W/mK

[L1]

Materialet kan fås i tjocklekar mellan 25mm och 200mm, med densitet mellan 10kg/m3

och 48kg/m3, med termisk konduktivitet varierande mellan 0,032W/mK och 0,045W/mK

för 0,62-0,73 $/kg från Zibo Soaring Universe Refractory & Insulation Materials Co., Ltd.

[L3].

22

Aluminium [M]

Aluminium en metall som är väldigt reflektiv när det gäller ljus, både när det gäller

synligt och osynligt. Priset på rå aluminium ligger omkring 2$ per kilo [M1], densiteten

är 2700kg/m3. Mellan pH 4-9 bildar metallen en skyddande oxidfilm som hindrar

metallen från att

korrodera

ytterligare och

falla i sönder,

men vatten i

omgivningen kan

få den att

korrodera trots

dess skydd. [M2]

Aluminiumfolie

har en tjocklek

under 2mm,

hushållsfolie

brukar ha en

tjocklek på

0,024mm [M3].

Svart Färg [S]

En svartkropp är teoretiskt objekt. I praktiken är det omöjligt att framställa ett objekt som

skulle verka full ut som en svartkropp. En svartkropp absorberar 100 % av

allinkommande strålning och reflekterar där med inget. En svartkropp har en IR-strålning

(värme strålning) strålning som beror på dess temperatur som beskrivs av Stefan–

Boltzmann lag. [S1].

Svart färg finns i huvudsak i två olika former, det ena är blankt svart och det andra är

matt svart. Dessa har olika egenskaper vid olika omständigheter. Vid absorption och

reflektion har matt svart färg mer lika egenskaper en svartkropp än blankt svart färg. När

de två färgerna belyses med ljus absorberar matt svart färg värme bättre än blankt svart

färg.

[6]

Graf över aluminiums (Al), gulds (Au) och silvers (Ag) reflektivitet.

23

Gemensamt för dessa är dock att vid en viss temperatur som är specifik för båda kan de

inte bli varmare. Den värmen som strålar in efter den specifika temperaturen avges av

materialet i form av IR-strålning. Detta anges av Stefan–Boltzmanns lag, ( W, T = temperatur räknat i kelvin, M = effekt per area [W/m2])

, detta innebär att sambandet mellan emittans (strålning) av IR-strålning och

temperaturhöjningen är upphöjt till 4 [S1].

Bra att Veta om Solrika U-länder [O]

Solrika U-länder har som framgår av namnet ett varmt klimat och många soltimmar per

år. Energin av solljuset på jordytan i Afrika är drygt 2000Wh/m2 och år. Vad som också

framgår av namnet är ländernas ekonomi. Det är i dessa länder som den största bristen på

rent vatten råder.[O5] Fattiga länder har inte råd med att försörja sitt folk med rent vatten,

reningsverk är för dyra och ofta är det t.o.m så att de inte ens har möjligheterna att

tillverka ett reningsverk. Bristen på rent vatten leder till många konsekvenser folk blir

sjuka, det skapas instabilitet i områdena när människorna inte kan försörja sig, konflikter

finns redan i världen pga vattenbrist[O1] [O2]. Faktum är att I dagsläget dör ca 10-25

miljoner människor på grund av vattenburna sjukdomar som tyfus och denguefeber.[O3]

[O4]

Karta över årliga solenergin som strålar över Afrika.

[7

]

24

[2] [2]

Graf över hur mycket energi olika delar av våglängderna från solljuset som når jorden bär på.

25

Utförande av Praktisk Undersökning

Preliminärprototypbygge

Materiel

För att utföra första delen av arbetet behövdes: Limpistol, kniv, kraftig sax, gradskiva,

lång linjal, mätstock, tuschpennor som kan användas på plast och hårt material att skära

på

Materiel

När det gäller materiel behövdes: Cirka tolv patroner smältlim, cirka två meter

självhäftande gummilister, petplastskiva på 0,8 x 1250 x 2050 mm, svartmatt värmetålig

och vattentålig sprayfärg (ungefär 200ml) och golvskyddspapper.

Utförande

Beskrivning av tillvägagångssätt vid bygge av prototyp och slutgiltig produkt, även

ingrepp vid situationer som ej gick enligt beräkningarna.

Till en början var det tänkt att det skulle byggas en pyramid i skala 1:1 dvs med basarean

1m2 och andra delar i proportionalitet med basen, detta reducerades dock sedan till 70%

vid inseende av att det skulle bli svårt med tanke på tillgångar och praktiska möjligheter

såsom att det inte fick plast med en prototyp i skalan 1:1.

Innan det börjades bygga gjordes först beräkningar om vilka mått pyramiden skulle ha

beroende på önskade egenskaper. Detta gjordes på vanligt A4 papper och vi kom fram till

följande:…

En metod om att först rita ut ritningarna i de verkliga måtten och de verkliga vinklarna på

ett papper som sedan kunde stoppas under plasten utvecklades. Måtten av produkten

ritades ut skalenligt på ett stort kartongaktigt papper av vilken det sattes ihop två bitar

med hjälp av tejp. Utritningen skedde med hjälp av en ”Whiteboard” penna med blå färg,

en 1meters linjal och en gradskiva. När ritningarna hade ritats ut fanns det nu möjlighet

att föra över dessa ritningar till plasten. Se figur!

Plasten (PET) hade ett skivformat format med måtten 1250 x 2050 mm och tjockleken

0,8mm. Plasten var levererad från plastförsäljare som hade skickat den med

en ”cargofirma” plasten hade rullats in i en kartongbehållare i vilken den hade diametern

43cm. När plasten tas ut ur kartongbehållaren har den en böjd karaktär. Plasten är

[1]

26

inplastad i tunt plastfolie, på vardera sida, på ena sidan är plastfolien blå och på andra

sidan är den genomsynlig. Den blå skyddsplasten tas av.

Kartongpappret med ritningarna på placeras under PET- plasten. Kartongpappret med

ritningarna placeras i ett hörn av plastskivan. Nu kalkeras ritningarna av med högsta

möjliga noggrannhet. Detta med hjälp av ”Whiteboard”- penna med blå färg, en 1meters

linjal, en gradskiva. Plasten har efter denna operation alla ritningar på sig. Plasten klipps

nu ut. När plasten är utklippt är kanterna redo för att kallbockas.

Plasten bockas med försiktighet kant för kant. När kanterna är bockade och hålls samman

kan man se en topp av en pyramid.

Efter bockningen var det dags för pyramiden att ta form.

Efter kontroll av kanterna limmas de ihop. I vissa fall fick justeringar ske så att de går

ihop. Ett materiel som används för lister och isolering i fönster användes tillsammans

med limningen. Denna list var vit och hade lim på ena sidan som aktiverades vid

borttagning av en plastfilm, längden på denna list var lika lång som längden på kanten

som skulle limmas. Pyramiden viks och kanten limmas rikligt med lim. Listen placeras

över limmen med den klistrade sidan mot en av kanterna. Limmet torkar efter c:a 5

minuter. Nu återstår endast flikarna på undersidan av pyramidtoppen.

Figuren illustrerar plasten med ritningarna överförda, dvs efter kalkering. Det rödmarkerade är det

utskurna och det blåmarkerade är det vikta..

Alla vinklar med märket samma

markering av dessa: , ,

har samma vinkelvärde

53 cm

71 cm

27

Innan flikarna limmas ihop viks alla fyra inåt i 40 graders vinkel. En kontrollering sker

om de sitter tätt mot varandra och att ingenting har glömts och om någonting behöver

åtgärdas. Efter denna kontroll påbörjas limningen. Limningen görs med pistollim.

Limmet placeras på undersidan i hörnen på pyramiden. Först limmas det längs med

skåran det vill säga där de två flikarna möts sedan limmas det tvärs över skåran. Limmet

placeras på undersidan. Nu är toppen klar och bara bottendelen återstår för att pyramiden

skall bli komplett.

Till bottendelen används samma plast (PET- plast) som till toppen. Även botten har

motten 70% av den verkliga storleken, dvs att botten har en area på 0,70 m2. Innan

utklippningen av botten ur plasten ritas denna gång inga ritningar på kartongpappret.

Måtten ritas direkt ut på plasten med en 1-meters linjal med stor noggrannhet. Utritningen

görs i ett hörn av plastskivan. Därefter klipps botten ut. Botten har nu sin grundform. Det

som skall tilläggas är sarger. Sargarna består också av PET- plast. Längden på sargarna är

lika lång som en sida på botten och höjden är 2,5cm. Måtten av dessa sarger ritas direkt

ut på plasten med hjälp av en 1– meters linjal, dem klipps sedan ut med sax, detta

upprepas ytterligare 3 gånger. Nu är sargerna redo för att monteras på botten. Innan de

görs det placeras varje sarg på en sida vågrätt och hålls mot varandra en helhetskontroll

görs innan arbete fortskrider. Efter kontrollen monteras de. Monteringen sker med hjälp

av en limpistol. Det limmas på båda sidor om sargen. Till slut tilläggs färg. Färgen (svart)

är från en sprejburk. Färgen sprejas på ovansidan det vill säga den sidan som är tänkt att

ha vatten i sig och som också är den sidan som den blåa skyddsplasten har tagits bort

ifrån. Sprejningen görs utomhus i en temperatur på ca 7 C.

Det som sist som görs på pyramiden är att ta bort de återstående plastskydden. Nu är

pyramiden helt och hållet klar.

När pyramiden är klar är det enda som återstår delar, komponenter och uppställningar till

att göra ett effektivitetstest.

Utförande

Första Effektivitetstest

Materiel och Material

Inför effektivitetstestet behövdes: 100mm cellplast (frigolit), halogenrörslampa med

effekt på 1000W, klädestorkställ, tjockare polyestersnören, cirka 50mm bred

genomskinlig tejp och termometer.

28

Utförande

Vid effektivitetstestet skall pyramiden fyllas med drygt en liter vatten det vattnet skall

värmas upp med hjälp av en 1000W- lampa. Det görs upp en anordning.

Såhär gick det till: En 1000W- lampa inskaffades, denna lampa hade ingen medföljande

kabel. Även en kabel fick inskaffas. Den inskaffade kabeln kom från en standard

förläningssladd gjord för 230V. Sladden klipptes av, skalades och kopplades in i lampan

efter kopplingsschemat som tillhörde lampan, inklusive jordsladd. Lampan placerades i

ett klädställ på en höjd av en meter över marken. Under pyramidbotten placerades en våg.

Vågen är en precisionsvåg, vars topp har en form av en cirkel med diametern 25 cm,

vågen klarar att max mäta upp till 3000g.

En helhetskontroll gjordes innan arbetet fortskred, genom att pyramiden med en liter

vatten placerade på vågen, och eventuella formförändringar hos plasten studeras. En

frigolitskiva av måtten 84x78x10cm placeras under pyramiden, på vågen. Det går inte att

få detta stabilt med vatten på och testet fortsätter utan vågen, med pyramiden på

frigolitskivan på ett trägolv.

Nu är alla ingående komponenter redo för att testas. Pyramiden vilar nu på botten som i

sin tur vilar på en frigolitskiva, hela denna anordning förs in under lampan. Det viras

aluminiumfolie runt lampan ner till pyramidens topp, avståndet mellan lampan och

toppen av pyramiden är 26cm.

Drygt en liter vatten hälls i botten och lampan tänds. Det hela observeras noga.

Eventuella vattenläckage letas det efter och åtgärdas genom att torka upp vatten, och

limma med pistollim (som hållas varm och inkopplad under hela testet ), runt läckagen.

Toppen av pyramiden kyls ner allteftersom under hela testet med en rumstempererad

trasa med vatten. Hela effektivitetstestet avbryts i samband med en stor vattenläcka.

Prototypbygge Nummer 2

Utförande- 2:a prototypbygget

Det 2:a prototypbygget var i stora drag väldigt lik det första prototypbugget.

Vi började med att rita ut ritningarna i full skala på ett kartongpapper. Måtten hade denna

gång gjorts om så att sidan på basen blev 20cm, vilket ger en area på204,020,020,0 mm utefter detta gjordes också de andra måtten. Dessa ritningar fördes

sedan vidare till plasten genom kalkering. Plasten klipptes ut efter ritningarna. Det skars

skåror utefter vikningsmarkeringarna. Därefter veks pyramiden. Den ena fliken limmades

med pistollim. De under insamlingsflikarna limmades också ihop med pistollim. Toppen

var nu klar.

29

Botten gjordes genom att toppen lades på plasten och det drogs med en penna runt. Sedan

togs botten bort från plasten och det ritades en kvadrat med en sida som var är två cm

längre än den nu ritade, runt den redan ritade. Botten klipptes ut efter de yttersta

markeringarna. Sedan klipptes det in från varje hör till den första kanten som ritades när

botten var på plasten. Efter det veks ytterkanterna in mot den första markeringen. Dessa

invikta flikar limmades ihop med pistollim. Efter det färgades hela insidan av botten med

matt svart sprayfärg.

Utförande - Effektivitetstest för 2:a prototypbygget

Det byggdes en anordning. Anordningen byggdes genom att två laborationsstativ

staplades bredvid varandra mellan dessa sattes det fast en metallstav med hjälp av muffar.

På metallstaven som löpte mellan de lodräta stativen sattes det fas en lampa med tråd som

bindes till muffarna. Under lampan lades det en våg på vilken botten också lades. Toppen

bands fast med hjälp av trådar som löpte från två muttrar på toppen av stativen till

undersidan av pyramidtopp. Det hälldes c:a en halv liter vatten i botten. Mellan toppen

och botten var det ett mellanrum på c:a 1 cm mellan botten och toppen, över den springan

virades det runt plastfolie. Lampans kabel kopplades till vagguttaget och lampan tändes,

testet hade börjat. Under de första tjugo minuterna av testet antecknades hur mycket

botten vägde genom att titta på vågens display, efter dem första tjugo minuterna

antecknades vikten var femte minut i en timme

30

Resultat

Under test ett utav prototypen uppstod läckage av vatten. Under test två av pyramid två,

uppstod inget läckage. Underbåda testen erhölls kondens på toppens insida. Under test

två erhölls större mängd kondens än i test 1 och i båda testen samlades vatten i

insamlingsflikarna.

31

Diskussion

Val av system som skall undersökas

För att veta vilket system som skulle passa bäst gäller det veta vilken typ av människor

man riktar produkten till. Som frågeställningen nämner, är det solrika U-länder som vi

skall försöka hitta en form av lösning till. I dessa länder bor fattigt folk utanför

storstäderna ofta glest i byar och dylikt. Städerna kan inneha slumområden med extremt

många fattiga kompakt boende människor, i stora områden. De fattiga människorna har

väldigt låga inkomster som knappt räcker till mat. Brist på rent vatten är ett faktum enligt

teorin, men även brist på färskt vatten gäller även i många områden. Grundvatten kan

ibland hittas genom borrning, men kan vara bräckt och därmed odrickbart utan

avsaltningsbehandling som i de flesta fall inte finns tillgänglig. Sedan finns det självfallet

en minoritet av människor som har råd med att köpa renat vatten i alla dessa U-länder.

Kortfattat har alla dessa länder olika former av föroreningar hos vattnet, men självfallet är

de solrika, med många soltimmar per år och oftast relativt molnfria soltimmar.

Majoriteten av folket har inte råd med att betala för rent vatten och har inte hög

utbildning alls. Vissa områden har extremt kompakt boende och andra glest. Krig härjar i

vissa länder och fokuserar ofta på att slå ut större vattenreningsanläggningar.

Något vi tänkte på innan vi drog igång var att vi ville ha ett system som klarar att ta hand

om så många föroreningar som möjligt för att kunna användas till alla fall som

omfattades av vår frågeställning, då massproduktion ofta drar ned på kostnader.

Dessutom skulle reningskostnaden hållas till ett minimum för att systemet skulle kunna

användas till såväl rika som fattiga.

Utifrån vad vi visste behövdes alltså så många föroreningar hos vattnet som möjligt renas

med en maskin, fanns det två självklara koncept att välja mellan, som klarar av att rena i

princip alla former av föroreningar. Det ena systemet var omvänd osmos och det andra

var kokning och kondensering av vatten. Varför dessa system var så självklara kandidater

beror på att de blir av med så många föroreningar på en gång och är de enda av

alternativen, av dem som har nämnts, som kunde bli av med saltföroreningar på ett

effektivt sätt. Men inga av dessa två maskiner skulle ensamma kunna göra vattnet

drickbart, utan båda skulle behöva några former av kompletteringar.

Omvänd osmos skulle bland annat behöva en rening innan vattnet passerar membranet

för att få bort stora smutspartiklar som kan täppa igen membranet och även destruktiva fri

klorföreningar och fluorföreningar (halogenföreningar), som annars skulle förstöra

membranet. Dessutom skulle vattnet behöva totalt avdödande av mikroorganismer före

eller efter passerandet genom membranet.

Som förrening av vattnet innan passerande genom membranet, skulle någon form av

tunnare filter kunna användas, med grövre filter i början och finare i slutet som

exempelvis något grovt nät i början, uppföljt av bomullfilter och något mikrofilter i slutet,

32

som blir av med alla grova partiklar. Sedan skulle aktivt kol kunna användas för att fånga

upp fria halogenföreningar (så att membranet inte förstörs av dem) och exempelvis

hälsofarliga bensenföreningar. Någon pH-stabiliserare skulle sedan kunna användas för

att undvika frätande på den rostfria pumpen och dessutom undvika frätande av

membranet.

Efter det skulle vattnet kunna passera högtryckspumpen som trycker igenom förorenat,

genom en tryckstabiliserare, som förhindrar tryckvariationer, som måste undvikas då de

kan förstöra membranet. Vattnet med högt tryck skulle sedan föras in i en

glasfiberförstärkt och högtryckstålig tank, förbi det glasfiberförstärkta membranet i

tanken och närvarande skulle även någon form av hål behöva vara på den orenade sidan

av tanken som membranet är i, som låter vatten löpa ur till någon form av separat tank

när saltkoncentrationen uppnår en viss mängd, för att inte öka energiineffektiviteten allt

för mycket. Alltså skulle det behövas för att sänka saltkoncentrationen på den orena sidan.

Hålet skulle ligga i slutet av tanken då saltkoncentrationen är som högst där, för att

vattnet där har pressats mot membranet längst. En tömning därifrån skulle alltså vara

effektivast.

När vattnet sedan kommer, näst intill saltfritt ut på andra sidan, den rena sidan, kan

vattnet samlas i någon form av rostfri tank. I tanken skulle vattnet sedan behöva någon

form av salttillsättning för att inte bli giftig i högre intag än två liter om dagen (mer

diskussion om det senare). Sedan skulle vattnet vara väldigt drickbart.

När det gäller vattenkokningsmaskinen, så skulle den inte alls behöva lika många

behandlingar. Det orena vattnet skulle kunna föras in i en tank och sedan kokas upp och

kondenseras. Det kondenserade vattnet skulle på något sätt samlas upp och sedan skulle

troligtvis en genomrinning genom aktivt kol behöva göras för att bli av med farliga

halogenföreningar och bensenföreningar. Aktivt kol skulle dessutom förbättra smaken

enligt vissa källor genom absorbering av vissa ämnen som inte faller oss i smaken, som

kokningen ej blir av med (måste vara gaser eller ämnen med kokpunkt nära vattnets eller

under).

Problemet som vi stötte på här var val av vilken kokningsmaskin som var bäst.

Flerstegskokningssystemet var väldigt energiineffektivt och pengarineffektivt jämfört

med omvänd osmos och hade därmed ingen direkt fördel mot omvänd osmos om man

inte har någon form av industri i närheten som har överskott på energi. Dessutom verkade

den väldigt svår att göra småskalig, endast till ett par hundra eller ett par tusen personer.

Om sol skulle användas som huvudsaklig energikälla skulle det bli väldigt dyrt att

försörja den med energi.

Tankar kring liknande apparaturer med värmepumpar som skapar en kall sida, där vatten

kondenserar, blir rent och energin från kondenseringen förs över till orent vatten som

värms upp och kokar för att sedan kondensera. Det varma vattnet skulle kunna få tillsatts

av värme dessutom från soluppvärmda slingor. Värmepumpen skulle kunna drivas av

solceller och vid extremt hög effektivitet hos värmepumpen, skulle enorma mängder

vatten kunna framställas genom följande beräkningar:

33

Problemet hos dessa alternativ var för oss som ej extremt insatta i ämnet hitta extremt

effektiva värmepumpar för temperaturområdet som skulle behövas (varm sida på över

100 grader och kall sida med så låg temperatur som möjligt, så länge den är över

fryspunkten), som dessutom skulle vara så billig att den skulle vara aktuell för U-länder.

Mödan som skulle krävas för att hitta en sådan produkt skulle ta så lång tid att chansen att

bli klar inom tidsramarna på mindre än ett år parallellt med studering på heltid, skulle

vara näst intill omöjlig. Området var helt enkelt för oprövat enligt våra snabba

förundersökningar som gjordes över sökmotorer på nätet för att uppnå en färdig

slutprodukt och uteslöts.

För att kunna genomföra projektet behövde vi simpelhet, någonting så enkelt som möjligt

i grundutförande och koncept, så att ett svar på vår frågeställning och då dök ett mycket

intressant alternativ upp, watercone. Plast och färg var allt som behövdes för att bygga

maskinen och resultatet skulle enligt teorin vara totalrent vatten, med endast ämnen kvar

med liknande kokpunkt som vatten (eller lägre) och gaser. Problemet hos denna sak var

att i liten skala konkurrera med omvänd osmos i pengareffektivitet och effektivitet per

area, och ifall inte, skulle fördelarna vara fler och mer övervägande hos ett

waterconekoncept än hos omvänd osmos?

Ett waterconekoncept skulle innebära att användarvänligheten skulle vara väldigt hög för

okunniga och att antalet apparater att förstöra i krig, skulle vara många fler än ett

gemensamt omvänd osmos-system, då varje person skulle ha en apparat var och för att

slå ut vattenreningen för en miljon människor, skulle minst en miljon apparater behöva

förstöras istället för några få vattenreningscentrum, en enorm fördel till watercone alltså.

Dessutom skulle de som bor i utspritt kunna få sina apparater utan nackdelen att

apparaten har möjlighet att producera mer vatten än behovet, alltså minskar

kostnadseffektiviteten. Sedan skulle enorma kunskap behöva spridas för att driva omvänd

osmos-systemen till alla dessa utspridda områden. Utbytesmaterial skulle dessutom

behövas fraktas ut till alla områderna med jämna mellanrum.

Omvänd osmos har sin enorma fördel att vara mer kostnadseffektiv när folk är samlade

på ett och samma områden, men vi vill undersöka ett system som täcker alla fall och

därför passade waterconekonceptet bättre. Dessutom var en waterconeliknande sak lättare

att försöka bygga än omvänd osmos, som skulle kräva enorm kontakt med företag och

sponsring, och stor fokusering på många saker och delar som måste vara totalt korrekta.

Att vara beroende av företag bidrar även ofta till mindre korrekt undersökningsvinkel och

insattheten i ämnet kan enkelt bli alldeles för liten. Waterconekoncept blev det alltså utan

några större diskussioner, och ingen omvänd osmos.

34

Den Egna Versionen av Watercone

Trots watercones fantastiska och prisbelönta design, så ansåg vi båda två att den har en

del brister. Volymen som designen tar upp under transport exempelvis, skulle vara så stor

att priseffektiviteten skulle bli extremt låg vid liknande design. Transport kostar extremt

mycket, speciellt över kontinenter. Stor volym kostar ofta mer än tung vikt. För att

minska volymen som produkten tog vid transport, tog vi inspiration av IKEA:s produkter,

som tar mycket plats monterade, men ypperligt lite plats i förpackning och transport. Vi

kände alltså att en monterbar lösning skulle vara ytterst aktuell, även om det skulle

betyda att slutprodukten blir mindre nötningstålig än Watercone.

Samtidigt upptäcktes problemet att watercone är cirkulärt formad i basen, vilket gör att x %

av ytan hos transporteringsfordonet blir outnyttjat, enligt beräkningarna nedan:

Som lösning på problemet med att en

cirkulär botten tar mycket plats,

ändrade vi basen till en kvadratisk

formad bas (skulle utan problem kunna

ändras till rektangulär eller dylikt), med

en pyramidformad topp. När det gäller

volymproblemet, var vi tvungna att

tänka på vad som tar mest plats och

behöver ändras. Vi insåg snabbt att

basen var bra i designen som den var, då den var staplingsbar enligt bilden nedan:

Visst ser det röda outnyttjade området ut

som mycket utrymme, men faktum är att

det röda outnyttjade utrymmet hos toppen

skulle visa sig otroligt mycket större hos

topparna än hos basarna, om man behöll

watercones konstruktion, som man ser på

bilden nedan:

Som vi jag nämnde innan är den röda

outnyttjade ytan mycket större här än hos

basen med denna ungefärligt jämförande

bild. Detta är huvudanledningen till att vi

ville att toppen skulle ändras. En annan

anledning var att större belastning ligger

på basen än hos toppen, då den både skall

bära all vattens vikt och toppens vikt,

medan toppen endast bär vattnets vikt. (om

man inte räknar med egenvikten). Om

SVART:

Basen

RÖTT:

Outnyttjat

utrymme

[1]

Bild på hur mycket av fraktvolymen som utnyttjas vid stapling av

basen med standarddesign.

[1]

Approximativ bild på hur mycket av fraktvolymen som utnyttjas vid stapling av toppen med standarddesign.

35

större vikt skulle ligga på basen, skulle försvagningen av en lösning på

transportproblemet, som exempelvis en monteringsbar bas kanske vara så stor att den inte

skulle hålla i längden.

Med föregående argument var det absolut bästa att minska transportvolymen hos

vattenrenarens topp genom att fixa en monteringsbar version av den, men utan

modifikationer går den inte att montera ned. Dessutom skulle vakuumformgjutning som

plaster kräver kräva specialutrustning som är onödig med grundutförandets design. Vi

insåg fort att plastskivor är någonting som tillverkas överallt i olika tjocklekar, alltså bör

det finnas ”begagnad” utrustning att handla in för att tillverka skivor eller flera nya

alternativ att välja på som drar ned på kostnaden jämfört med specialtillverkad

tillverkningsutrustning.

Materialet

Skivor till en vattenrenares topp är en lång väg att gå, men faktum är att polykarbonat

utan problem kan kallbockas, utan strukturella allvarliga skador. För när en plast

vanligtvis böjs bör molekylerna längst ut i materialet sträckas extremt långt, medan de

längst in sträcks mindre, vilket bör göra den yttre sidan av en vanlig vikning av plast

extremt känslig mot yttre påfrestningar. Kanske är kallbockningsegenskapen kopplad till

hur hög elongation materialet klarar av, alltså hår långt det kan sträckas innan den går i

sönder, som är väldigt hög hos polykarbonat på hela 100 - 150%, vilket innebär en

utsträckning på två till två och en halv gånger sin längd innan det går i sönder.

Anledningen till att dessa skulle höra ihop är att när man kallbockar en plast, sker en

elongation som är som störst ytterst och minst inuti, en elongation av plasten. Att det sker

en elongation kan förklaras om man ser vikningen som en omformning av plasten till en

kvartscirkel vid vikningen, där molekylerna längst in i vikningen har en radie som är

kortare än radien hos de som är längst ut, vilket innebär att kvartscirkel längst ut blir

längre än kvartscirkeln längst in och materialet måste töjas. Ju tjockare materialet är,

desto större blir cirkelradieskillnaderna, vilket innebär större skillnader gällande storleken

på den inre och yttre kvartscirkeln. Att större radie leder till större kvartscirkellängd kan

förklaras enligt följande samband (där r = radien):

Ju större radie desto större blir omkretsen hos en kvartscirkels båge.

Polypropen ” copolymerized” som nämns i teorin, bör även den kunna kallbockas, då den

klarar av hela 200 - 500% elongation, vilket motsvarar att materialet förlängs till en längd

från tre gånger så lång som materialet i sin grundform, till hela sex gånger sin längd

innan det faller i sönder. Det skulle innebära att materialet borde klara av vikningar ,

vilket ett ”youtube-klipp” visar och den borde till och med klara av det bättre än

polykarbonat. Problemet är att det kan vara så att om man har en polykarbonatskiva som

böjs lika mycket som en lika tjock polypropenskiva, kan det om det är inom dessa 100%

36

till 150% som polykarbonat klarar av, vara så att polykarbonaten fortfarande klarar av

exempelvis kemiska attacker på den yttre sidan av böjen, bättre än polypropen, då

tabellvärderna endast visar hur mycket materialen kan böjas innan de går i sönder och

inte hur egenskaperna i böjen förändras hos de olika materialen.

När det gäller PET, klarar den mindre elongation än de andra två nämnda plasterna, vilket

gör den ytterst olämplig att vika med. Dessutom skall den släppa ifrån sig skadliga ämnen

redan vid rumstemperatur och att få detta i dricksvatten är inte alls bra, för hela meningen

med maskinen är att rena vattnet, inte förorena det ytterligare.

Glasövergångstemperaturen är inte högre än 73°C och det är ett enormt problem, då

plasten förlorar sina strukturella egenskaper helt vid denna temperatur och mjuknar till

något gummiliknande.

I en bil som står i solen med 22°C utetemperatur, kan bli så varm som 85°C [Z1], som

inte är i närheten av utetemperaturerna som kan uppnås i solrika U-länder som nämnts i

teorin. Bilen har inget kokande vatten som drar energi, men samtidigt troligtvis inte

samma absorption av solenergi som vattenrenaren bör ha med svart bas, så att

temperaturerna kan hamna i närheten av detta i vattenrenaren är inte omöjligt. Skulle

detta vara fallet betyder det att plasten blir oanvändbar under brukningstiden, och

dessutom kan jag tänka mig att gifterna som redan läcker ut vid rumstemperatur från

plasten, läcker ut ännu mer i vattnet när den blir gummiliknande och otroligt varm.

PET plasten kunde alltså uteslutas och kvar var polykarbonaten och polypropenen.

Polypropenen var den som helt klart hade klart minst styvhet, av de två plasterna. Lägre

kostnad och densitet hos polypropen skulle innebära att man skulle kunna kompensera

detta med att öka tjockleken hos plasten och eftersom den klarar av längre elongation

skulle kallbockningen troligtvis inte påverkas av detta, trots att utsträckningen ökar.

Tjockare material innebär mer material, vilket innebär styvare material och dessutom

större slagtålighet.

Tjockare material hos polypropen skulle även innebära sämre värmeledningsförmåga i

toppen, vilket skulle innebära att större skillnad i temperatur mellan plasten i toppen och

utetemperaturen skulle behövas för att uppnå samma värmeledningsförmåga. Om toppen

antas ha 1,5 m2 yta (vilket stämmer relativt bra med de slutgiltiga måtten som nämns

senare i diskussionen) och skall kunna leda bort 40% av all solvärme som kommer in

(baserat på watercones effektivitet) kan följande beräkningar göras på hur många grader

varmare polypropenen måste vara på insidan jämfört med polykarbonaten för samma

värmebortledning på 400W.

När det gäller tjockleken borde polykarbonatens tjocklek vara lite högre än hälften av

polypropenen, då polykarbonatens styvhet är lite mindre än dubbla polykarbonatens och

därför väljs jämförelsen 0,6mm tjock polykarbonat och polypropenen 1mm tjock. Här

nedan är en beräkning med värden hämtade från tabellen i teorin, antagandena ovan och

att värmeledningsförmågan hos de båda materialen är densamma (polypropenens

varierar):

37

Som man märker är behöver temperaturen på insidan av plasten bara vara ungefär 0,8°C

respektive 1,3°C varmare än utetemperaturen teoretiskt (vilket kan vara mer i

verkligheten beroende på hur bra kontakt vattnet har med självaste plasten). Denna

skillnad bör inte påverka mängden kondenserat vatten hos vattenrenaren om den är gjord

av tjock polypropen jämfört med tunnare polykarbonat, men inga understödjande formler

för vattens kondensation beroende på temperatur och tryck har hittats av oss på grund av

tiden det skulle ta för en troligen, meningslös skillnad på 0,5 grader. Men eftersom det

inte har räknats ut kan vi heller inte veta med 100% säkerhet att detta inte har en

nämnvärd påverkan på kondensationen.

En sak som skulle stödja att kondensationen inte skulle påverkas allt för mycket är att

basens isolering ökar hos polypropenen (på grund av tjockare material), vilket gör att

värmeförlusterna hos polypropenens bas bör vara lägre än hos polykarbonatens. Varmare

vatten gör att mer vatten förgasas, vilket gör att mer vatten kondenserar, vilket bör jämna

ut det man förlorar på toppens försämrade värmebortledning.

När det gäller priset däremot om man jämför tjockleken 0,6mm av polykarbonat med

1mm polypropen, är det en helt annan sak. Utifrån tabellvärdena i teoriavsnittet räknas

kostnaden per yta av materialet ut nedan:

38

Beräkningarna ovan visar att polypropen enligt de globala priserna på plasterna, bör bli

omkring 27% billigare än polykarbonat, att ha i maskinen, vilket motsvarar ungefär en

fjärdedel av polykarbonatens kostnad.

Sedan har polykarbonat bland annat förbjudits i babyflaskor på grund att den anses som

giftig (till och med cancerogen) och tidigare tester har visat att den bland annat påverkar

våra könsorgan, eller rättare sagt, Bisophenol-A avges från polykarbonaten som anses

vara giftig. Det är oacceptabelt att vattenrenaren skulle förgifta vattnet som det är tänkt

den skall rena och därför uteslöts polykarbonat. Kvar var det enda alternativ vi hade kvar,

polypropen ”copolymerized”.

Som tur var att båda materialen hade ungefär samma synliga ljusgenomsläpplighet

omkring 90%. Dessvärre fanns endast ett IR-spektrometer att tillgå när det gäller

polykarbonat, som även där släppte igenom ungefär samma andel elektromagnetisk

strålning (ljus) som synligt ljus. Polypropen hade vi inte värden på men antog då den är

väldigt genomsläpplig för synligt ljus och har ungefär samma grundämnen ingående som

polykarbonat, att den släppte igenom lika mycket IR-ljus, som motsvara ungefär 50% av

all inkommande strålningsenergi till maskinen och därför var viktig.

Polypropen används i alla möjliga matlådor, som skall tåla maskin disk, vilket är en

högtemperatursbelastning med vatten och därför borde den inte ha problem att vara i

kontakt med vatten tänkte vi. Problemet hos materialet var att den väldigt lätt oxiderar

vid höga temperaturer och spricker och ämnen bildas som troligtvis inte är så bra att få i

sig.

Lösningen på detta är, som i teorin beskriven, stabilisering. Men stabiliseringsämnena är

för det mesta stabila ämnen som bensenderivator, som om de skulle hamna i kroppen,

skulle kunna omvandlas till giftig bensen som skall vara cancerogen, vilket är

oacceptabelt. Fast det fanns ett ämne som inte var en bensenderivata och förmodligen inte

bildar bensen under vår kropps katabolism, som dessutom skulle vara ett bra skydd mot

UV-ljus förutom värme och var ”FDA food contact approved” i mängder upp till 0,5%.

Tester som hade lägre andel hade klarat sig i UV-ljus över ett år utan ytterligare skydd.

Dessvärre räknar troligtvis FDA inte med vårt fall med väldigt tufft användningsområde,

vilket betyder att trots deras ”tillåtelse”, kan det fortfarande vara giftigt i stora mängder,

därav deras begränsning på 0,5%. Däremot betyder det att det finns lösningar som kan

minimera polypropens oxidationsproblem som inte är giftiga och att de säkert går att hitta

ännu bättre vid djupare undersökningar.

Återvinning klarar polypropen av vilket är fantastiskt ur ekonomieffektivitetsperspektiv

och miljö